DEVELOPMENTS OF MULTIDIMENSIONAL SAR IMAGING FOR THE ANALYSIS OF LAYOVER, VOLUMETRIC AND DYNAMIC SCENARIOS

In seguito alla maturazione delle tecniche di interferometria SAR, basate esclusivamente su dati di sola fase, un sensibile interesse sta crescendo su tecniche di combinazione coerente di dati SAR complessi (modulo e fase) per l’estrazione di una maggiore informazione sulla scena osservata. Tra queste, la Tomografia SAR 3-D (Tomo SAR) è una tecnica interferometrica sperimentale basata su acquisizioni multiple (multibaseline) in grado di ottenere un imaging 3D completo nel dominio range-azimuth-quota attraverso tecniche di stima spettrale spaziale. La Tomografia SAR permette di risolvere retrodiffusori multipli all’interno della stessa cella SAR, consentendo il superamento di una limitazione della Interferometria SAR convenzionale e permettendo l’analisi di scenari complessi. Recentemente, è stata introdotta sotto il nome di Tomografia SAR Differenziale (Diff-Tomo) una nuova tecnica di combinazione dati la quale integra sinergicamente i concetti di Tomografia e interferometria differenziale permettendo la risoluzione congiunta di quote e velocità di deformazione di scatteratori multipli presenti in un pixel SAR. In quest lavoro sono presentati avanzamenti di queste tecniche per scenari volumetrici complessi, includendo inoltre variazioni temporali del segnale, originate sia da decorrelazione temporale che da moti di deformazione dei retrodiffusori. In particolare, sono riportati nuovi risultati riguardanti le potenzialità della Tomografia-Differenziale per l’analisi di scenari forestali, sfruttando il concetto originale delle firme spettrali spazio-tempo della decorrelazione temporale. Più specificatamente, tre nuove funzionalità tomografiche sono state sviluppate per migliorare o per estrarre un nuovo tipo di informazione da scenari forestali. Queste funzionalità, estensioni del imaging SAR multidimensionale, sono discusse attraverso estese analisi simulate e confermate con primi risultati sperimentali. After the maturation of the interferometric SAR (InSAR, D-InSAR) techniques based on phase-only data, much interest is growing in techniques based on the coherent combination of complex (i.e. amplitude and phase) SAR data for the extraction of even more rich information on the observed scene. Among these techniques, 3-D SAR Tomography (Tomo-SAR) is an experimental multibaseline (MB) interferometric mode achieving full 3-D imaging in the range-azimuth-height space through elevation beamforming, i.e. spatial (baseline) spectral estimation. Tomo- SAR resolves multiple scatterers in height in the same cell, overcoming a limitation of conventional InSAR processing and allowing the analysis of complex scenarios. Recently, a novel coherent data combination mode termed Differential SAR Tomography (Diff-Tomo) has been recently originated, synergically integrating the D-InSAR and the Tomo-SAR concepts to allow the joint resolution of multiple heights and deformation velocities of the scatterers mapped in a SAR pixel. In this work, advances of this new framework are investigated for complex volume scattering scenarios including temporal signal variations, both from scatterer temporal decorrelation and deformation motions. In particular, new results are reported concerning the potentials of Diff-Tomo for the analysis of forest scenarios, based on the original concept of the space-time signatures of temporal decorrelation. More specifically, we propose three new challenging tomographic functionalities aimed to improve or to extract new information from forest scenarios. These developments of multidimensional SAR imaging are discussed trough extensive simulated analyses and first E-SAR P-band data results.